无人机空地网络研究综述

以多旋翼和固定翼为代表的无人机设备因具有低成本、快速部署、易于操控等优势，近年来得到了迅速发展. 依托无人机平台也形成了多种新型应用模式，无人机空地网络就是其中的典型应用代表[1-2]. 该网络通过将原安装于地面的基站设备部署至升空无人机平台，利用无人机的低成本和快速部署优势，构建无人机间、无人机与地面间网络连接，以从空中实现对地覆盖网络，从而有效解决地面通信基础设施受损或偏远地区的网络覆盖问题[3-4].

无人机的空中机动性使得原有地面通信网络部署方案不再适用，如何提升基于无人机的空地网络覆盖性能是构建无人机空地网络的基础. 在应用方面，伴随着自动驾驶等新型应用模式的涌现，网络内生感知和计算能力也成为无人机空地网络的关键需求之一，如何在考虑无人机平台机动属性前提下提升无人机空地网络的通信、感知、计算综合能力也成为适配该应用场景的核心问题[5-8]. 面对城市、山区等空地环境复杂、遮挡较强的场景，智能反射面（RIS）等新兴通信技术可以辅助改善通信传输环境，是提升无人机到地面终端间通信质量的一个重要手段[9-12]. 此外，无人机易受复杂多变天气地形等工作环境影响，多无人机协同组网易受相互之间的干扰影响，如何提升无人机空地网络的鲁棒性能，构建无人机空地鲁棒网络，适配不同工作环境、复杂组网及干扰环境，保障无人机空地网络的安全可靠高效运行，也是无人机空地网络的核心研究问题[13-18]. 针对无人机在上述空地网络覆盖性能提升、无人机空地网络通感算一体化设计、RIS辅助无人机空地网络、无人机空地鲁棒网络设计维度的性能提升和关键挑战，已有的综述论文并未进行充分论述. 本文将围绕上述场景，进一步结合无人机的机动、组网、载荷等特点，从关键技术挑战、性能优化控制方法等方面探讨无人机空地网络的研究现状并探索提升无人机空地网络性能的未来研究方向.

以多旋翼和固定翼为代表的无人机设备因具有 低成本、快速部署、易于操控等优势，近年来得到了 迅速发展. 依托无人机平台也形成了多种新型应用 模式，无人机空地网络就是其中的典型应用代表[1-2]。该网络通过将原安装于地面的基站设备部署至升空 无人机平台，利用无人机的低成本和快速部署优势， 构建无人机间、无人机与地面间网络连接，以从空中 实现对地覆盖网络，从而有效解决地面通信基础设 施受损或偏远地区的网络覆盖问题[3-4] . 无人机的空中机动性使得原有地面通信网络部 署方案不再适用，如何提升基于无人机的空地网络 覆盖性能是构建无人机空地网络的基础. 在应用方 面，伴随着自动驾驶等新型应用模式的涌现，网络内 生感知和计算能力也成为无人机空地网络的关键需 求之一，如何在考虑无人机平台机动属性前提下提 升无人机空地网络的通信、感知、计算综合能力也成 为适配该应用场景的核心问题[5-8] . 面对城市、山区等 空地环境复杂、遮挡较强的场景，智能反射面（RIS） 等新兴通信技术可以辅助改善通信传输环境，是提 升无人机到地面终端间通信质量的一个重要手段[9-12] . 此外，无人机易受复杂多变天气地形等工作环境影 响，多无人机协同组网易受相互之间的干扰影响，如 何提升无人机空地网络的鲁棒性能，构建无人机空 地鲁棒网络，适配不同工作环境、复杂组网及干扰环 境，保障无人机空地网络的安全可靠高效运行，也是 无人机空地网络的核心研究问题[13-18] .

针对无人机在上述空地网络覆盖性能提升、无 人机空地网络通感算一体化设计、RIS 辅助无人机 空地网络、无人机空地鲁棒网络设计维度的性能提 升和关键挑战，已有的综述论文并未进行充分论述. 本文将围绕上述场景，进一步结合无人机的机动、组 网、载荷等特点，从关键技术挑战、性能优化控制方 法等方面探讨无人机空地网络的研究现状并探索提 升无人机空地网络性能的未来研究方向.